張河灣實習基地地質資源及建設前景

馬寶軍，申方樂，楊克基，劉明明，陳 超，陳 萍，趙 雙

1.河北地質大學 地球科學學院，河北 石家莊 050031; 2.河北地質大學華信學院，河北 石家莊 050700

0 引言

張河灣實習基地位于河北省石家莊市井陘縣測魚鎮。大地構造上處于華北板塊中部造山帶東側太行山脈中段(圖1)，按幔枝構造理論[1]，其位于贊皇幔枝的拆離帶附近。地貌上其位于贊皇隆起與井陘凹陷過渡帶。該地區地層、巖石、地質構造等出露齊全，地質演化歷史久遠，且局部有礦產賦存，地質資源相當豐富。作為多種類型巖石和不同性質地質構造發育區，由于受外動力影響差異性風化明顯，實習區形成了一系列的地貌景觀。總體看來，張河灣地區地質資源富集，是集地質研究、野外實習、旅游觀光、繪畫寫生為一體的理想場所。

Ar-太古界；Pt1-下元古界；Pt2-Pz-中元古界-古生界；Pt2-Mz-中元古界-中生界；γ燕山期巖體；F1-定縣-石家莊-磁縣斷裂；F2-王安鎮-倒馬關斷裂

太行山造山帶是我國一條重要的成礦帶，已引起國內外眾多學者關注并進行了大量研究[2-9]。河北地質大學太行山科研隊依托地利優勢在此耕耘多年，在基礎地質研究、礦產勘探及地質教學方面多有建樹[10-18]。本世紀初結合科研成果積累并實地勘測，河北地質大學在井陘縣測魚鎮一帶建設了張河灣地質填圖實習基地，除每年的集中實習外，還是地質學類研究生進行科研、地質技能競賽的訓練場所，多年來為學校的人才培養做出了突出的貢獻，2018年該基地被立為省級示范性建設基地。

雖然我校在張河灣實習基地已進行了多年的科研及基礎建設，但是仍缺乏系統的地質資源總結及分析，眾多的科研成果不能轉化為教學實踐，阻滯了基地研究水平及教學效果的提升。本文從研究區的地層、巖石、構造及地貌等方面對基地進行了全面總結和分析，探討了研究區的優勢及不足，并提出了相應的建設規劃，以期促進實習基地的更好發展。

1 研究區地質資源及特點

張河灣地區位于贊皇隆起的邊緣，同時又在兩大構造單元的過渡帶上，地質資源豐富而全面。此次研究以1∶5萬測魚幅為基本范圍，局部延伸到整個隆起，對基本地質資源進行相應的梳理評價。

1.1 地層發育特征

贊皇隆起核部變質巖組成了我國最古陸核之一，而西側的井徑凹陷又沉積了最新時代的地層。因此處于過渡帶上的測魚鎮地區地層發育齊全，層序完整，出露較好，基本代表了華北地區的地層特點及沉積環境[19]。區內地層由老到新依次為：太古界、元古界及下古生界寒武-奧陶系，缺失上古生界石炭-二疊系、中生界及新生界古近系，新近系及第四系以黃土堆積形式分布在山凹處。

區內最老的地層太古界五臺群石家欄組分布于東北部，為中級區域變質作用形成的角閃巖相，其巖石組合為：黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖、黑云斜長變粒巖。該地層普遍經歷了混合巖化作用，形成了條帶狀混合巖和混合花崗巖。

圖2 張河灣地區下元古界綜合剖面圖

下元古界滹沱群廣泛分布于區內甘陶河兩岸，在楊莊、朱會、測魚、蒿亭一帶出露明顯。河北地質大學科研組依據地層劃分準則，結合實習區地層沉積組合、巖性及接觸關系等特征，將滹沱群自下而上劃分為封龍山、南寺掌、南臺、豆村、東冶、南寺、蒿亭和岳家莊八個組級單位[19]。主要巖性為一套巨厚的陸相碎屑巖-海相碎屑-碳酸巖-火山巖的淺變質巖系，由變質礫巖、砂巖、板巖、白云巖和變質中基性火山巖、變質火山碎屑巖等組成(圖2)，厚度約8000 m。滹沱群與下伏太古界石家欄組呈角度不整合接觸。

中元古界發育長城系趙家莊組、常州溝組，與滹沱群呈角度不整合，產狀較平緩。趙家莊組是我校杜汝霖教授1985年研究太行山中南段長城系地層時建立的一個地層單位[20]，主要巖性為紫紅色頁巖夾砂巖、白云巖，底部為礫巖，下部灰紫色頁巖夾薄層、透鏡狀砂巖，含豐富的遺跡化石，但沉積范圍有限。常州溝組分為三段，以灰白-肉紅色石英巖狀砂巖為主，夾粉砂巖和頁巖。受后期構造變形控制形成方山、陡崖等嶂石巖地貌。研究區元古界地層在華北地區具代表性(與薊縣標準剖面對應)，有較高的研究價值。

下古生界寒武-奧陶系廣泛分布于區內西北部山頂上，呈北東-南西向展布，產狀平緩。該地層為一套濱淺海相泥巖-碳酸鹽巖沉積，化石豐富，出露齊全，可進一步劃分為饅頭組、張夏組、崮山組、炒米店組和三山子組五個巖石地層單位，與鄰區及華北標準剖面均可對比。

圖3 測魚—許亭地區構造綱要圖

因處于黃土發育區邊緣，在凹地多有黃土堆積，顏色為棕黃色及淡黃色，粒度較細，底部可見明顯水平層理，上部受垂直層面的節理影響，層理顯示不清。與區域對比至少可以劃分出離石、馬蘭兩層黃土。

圖4 張河灣實習基地典型地質構造

1.2 地質構造

張河灣地區位于贊皇幔枝構造[1]的西北部(也稱之為“贊皇變質核雜巖”)，范圍涉及核心侵入巖體、雜巖核、拆離帶及局部伸展盆地變形部分。各構造帶除巖性差異較大外，構造變形也相當豐富(圖3)，非常適合科學研究及構造地質專門實習。區內可以劃分出五臺群、滹沱群基底構造層和長城系、寒武-奧陶系兩個蓋層構造層，不同層位變形程度差異明顯。

1.2.1 褶皺

贊皇穹隆是本區最大的背斜構造，在北部以許亭巖體為核部，五臺群、滹沱群組成兩翼，基地范圍內軸向近NS。受多期變形影響，兩翼變質巖中可見多期褶皺疊加，難以辨別期次。而在蓋層中褶皺較少，多為開闊褶皺或斷層牽引褶皺。典型的如七獅村寒武系中的背斜(圖4a)、相寺溝—測魚斷裂下盤的倒轉向斜及向外傳導的箱狀背斜(圖4b)、近NS向穿過張河灣水庫的闡房溝斷層下盤牽引褶皺(圖4c)。

1.2.2 節理與斷層

實習區內露頭可見多期節理發育，以剪節理為主。經統計，元古宇發育五組節理：中元古宇只發育NE、NW一對共軛節理系，而古元古宇中還發育有NWW、NNW、NEE三組，五組節理中以NWW、NE兩組最為發育。通過對節理的分期、配套分析，揭示古元古宇中節理發育可劃分為四個變形時期，分別對應燕山、喜山等構造旋回。

斷層為本區主要的構造形式，分布于全區不同的構造層中，且大多出露較為明顯。從區域地質來看，基底構造層發育強變形的韌性剪切帶，研究區內主要出露在高家峪—峪溝水庫一帶五臺群中。剪切帶規模較小，但變形強烈，S-C組構、牽引變形、旋轉碎斑等韌性變形較發育。脆性斷層在實習區也大量發育，典型的有相寺溝—埡口、闡房溝—王寨等逆斷層，以及定盤寨—陽坡、朱會西—黃土洼等正斷層(圖4d、e、f)，露頭現象尤如教科書般經典。

圖幅范圍內(圖3)延伸大于500米的斷層有36條，12條逆斷層中近SN向8條，均傾向西；NW向2條，NNE向2條。NE向斷層均被SN向斷層錯斷，反映多期擠壓變形特點；正斷層規模相差較大，以NE-NNE向為主，多達17條，此外還有SN向、NW向及EW向，部分形成共軛組合。結合區域地質演化分析，伸展構造應該在中生代及以后才發育，因此部分正斷層可能沿原來的逆斷層發生反轉。

1.3 巖漿巖分布及特點

實習區內侵入巖和噴出巖均有發育。位于東南部的許亭單元(Htx)占據圖幅三分之一的面積(圖3)，以斑狀花崗巖為主，輕微變質[19，21]。巖體整體SN向展布，侵入五臺群及滹沱群中，局部與長城系呈沉積不整合接觸，結合測年分析為呂梁期侵入的巖基。

區內滹沱系南寺掌組、南寺組、岳家莊組均為中性噴出巖，巖性以安山巖、玄武安山巖為主，反映了三次大規模的海底火山噴發，代表了呂梁期三個明顯的火山旋回。在實習基地附近南寺組有較好的露頭分布，可以明顯地區別出火山口、噴發相、溢流相等相帶，除可進行火山巖研究外，也具有較大的旅游價值。

1.4 地貌及景觀資源

張河灣地區屬于溫帶季風性氣候，相應地質體經過長時間的風化剝蝕，形成了典型的山地、丘陵地貌。張河灣地區風景宜人，自然景觀結合人文活動形成了一系列獨特旅游資源。實習基地周圍已建成的景區有蒼巖山景區、嶂石巖景區、南寺掌省級森林公園、娘子關景區和七垣村大捷景區。這些景區雖然多有文化底蘊，其基礎卻都以地質、地理為依托，潛力深厚。如蒼巖山景區除了福慶寺外還是中元古標準剖面地、嶂石巖景區有國家典型的嶂石巖地貌、南寺掌森林公園內含張河灣水庫、娘子關及七亙村均為灰巖地貌，娘子關還有巖溶發育?；鹕綆r發育區一般各種微量元素較全，地下礦物質水也是潛在的可開發資源。

雖然此處景區較密集、質量優質，但是其名聲只在石家莊周邊，應該進一步規劃，以滹沱河為紐帶，將其串聯起來綜合開發，在景區中增加地質元素，使熱愛大自然的人們在旅游的過程中學到地球科學知識，促進人與自然的和諧共生。通過持續的建設，使太行山中的獨特景觀揚名于世，不只作為科學研究基地，也成為廣大群眾旅游休閑之地。

2 實習基地建設

作為河北地質大學的地質填圖實習基地，學校與當地合作進行了綜合開發，通過校地共建完善了居住環境等硬件設施。于2010年編輯出版了實習指導教材，結合前期研究基礎及成果合理設置實習路線、規劃工作流程及步驟。近年來在傳統填圖的基礎上增加了數字填圖，每年在此實習學生均在200人左右。

示范性基地建設中對研究成果進行了梳理，第二版實習教材即將出版；通過學院專家綜合確認統一了認識及路線，在相應地層分界點做了界限標記，以方便實習和區分；在典型地質現象如大型斷裂、火山口、生物遺跡等處設立石碑進行展示和提醒；在實習過程中部分師生進行了科學研究，目前已有多篇成果發表。

3 遠景規劃及展望

實習基地雖然有一系列的理論成果及勘探實踐支持，學校也進行了相應的軟硬件建設，能夠完成地質類相關專業的實習任務，但仍有部分地質問題不能達成統一認識，在習近平總書記提出新時代進一步推進教育現代化的號召下，基地需進一步加大建設力度，結合現今大學教育趨勢及基地要面向社會大眾科普的要求，對遠景建設提出以下規劃：(1)加大科研投入力度，針對研究區內的典型地質問題進行深入研究，以期取得更多更大的科研成果；(2)規劃典型路線、典型地質現象進行講解視頻錄制，結合已有資料進行混合式教學建設，以滿足特殊情況下不能完全野外實踐教學時的教學任務；(3)集中各類資料建設實習+旅游網站，以豐富的地質要素、優美的風景和專業而有趣的故事講解，增強學生們實習效果；(4)將實習基地與附近景區建設相結合，在適當時候增加學生們的見習及人文閱歷，了解太行山一帶的自然地理及社會發展；(5)結合基地資源規劃地質觀光路線，增大推廣宣傳力度，激發更多關注，使基地成為人們的休閑和科普場所。